初中物理知识点:机械能转化与守恒
◎ 机械能转化与守恒的定义
机械能定义:
动能与势能之和称为机械能。

机械能守恒:
动能与势能之间是可以相互转化的,即动能可以转化成势能,势能也可以转化成动能。在只有动能与势能转化的过程中,机械能的总量保持不变。如图:卫星绕地球转动时,由于太空是真空,动能和势能相互转化,机械能不变。
 
规律总结:在只有重力、引力、弹力做功时,机械能是守恒的,其他力做功,机械能不守恒。
◎ 机械能转化与守恒的知识扩展
(1)机械能:动能和势能统称为机械能;
(2)动能和势能的转化:在一定条件下,动能和势能都可以相互转化;
(3)动能和重力势能之间可以相互转化,动能和弹性势能之间也可以相互转化,重力势能和弹性势能之间不能直接发生转化;
(4)机械能的转化和守恒:动能和势能之间可以相互转化,而在它们相互转化的过程中,如果没有机械能与其他形式的能之间的转化,即没有如空气阻力、摩擦力等原因造成的机械能损失,机械能的总量是保持不变的(只有重力和弹力做功的体系内),即动能和势能的总和是不变的(即机械能守恒定律)。事实上物体各种形式的能量可以相互转化,能量转化过程中总是有一种能量减少,另一种能量增加。能量的转化,可以发生在同一个物体上,也可以发生在不同物体之间。
◎ 机械能转化与守恒的特性
机械能间的转化:
(1)动能和重力势能可以相互转化。
①动能转化为重力势能的标志是速度减小,所处的高度增加;
②重力势能转化为动能的标志是所处的高度减小,速度增大。

(2)动能和弹性势能可以相互转化。
①动能转化为弹性势能的标志是速度减小,形变增大;
②弹性势能转化为动能的标志是动能增大,形变减小;
③动能和弹性势能的相互转化可以发生在同一物体上,也可以发生在不同物体之间。

(3)在动能和势能相互转化的过程中,若没有能量损失(如克服阻力)或其他形式的能量的补充,机械能的总和保持不变,机械能守恒。

(4)机械能也可以转化为其他形式的能量。
◎ 机械能转化与守恒的知识点拨
对能量转化的理解:
(1)分析某个物体在物理变化的过程中机械能的大小发生改变与否时,应全面考虑。即同时考虑动能、重力势能、弹性势能的变化情况。

(2)物体储存能量时,物体具有做功的本领,物体损失能量时,就说物体正在做功。

(3)物体对外界做功时,物体的能量减小。

(4)外界对物体做功时,物体的能量增加。
◎ 机械能转化与守恒的知识拓展

滚摆:
    滚摆又称麦克斯韦摆,它是在学习机械能时,常用来演示重力势能和动能之间相互转化的仪器,如图。

    做滚摆实验时,先调整悬绳,使摆轮处于水平最低位置,然后转动摆轮,使悬绳均匀地绕在摆轮的轴上,直至摆轮上升到悬绳的最上部,并且保持摆轮的轴与水平地面平行。此时,摆轮具有一定的重力势能,而动能为零。当由静止释放摆轮,在重力和悬绳拉力的共同作用下,摆轮边旋转,边下降,摆轮的重力势能不断减少,转化成摆轮的动能。当悬线全部伸开时,摆轮的重力势能不再减少,摆轮的动能达到最大值。由于惯性,摆轮继续旋转,摆轮轴又开始把绳绕在轴上,使摆轮开始上升,随着重力势能的增加,动能不断减少,动能转化为势能。直到上升到开始位置,摆轮停止转动,停止上升。接着又开始新的一轮下降、上升…… 实际上,摆轮每次下降后再上升都不会上升到前一次的高度,这是摩擦力、空气阻力等作用的结果,使一部分机械能转化为内能。

水能及其利用:
    水能及其利用流动的水具有动能,高处的水具有势能,水所具有的机械能统称水能。
    瀑布的水向下流时(如图),它会以极大的力量冲击瀑布下的岩石,并且以很大的速度冲刷土壤。

      数千年前,人们已知道利用流水的能量来转动水车,汲水灌溉。自从19世纪末德国建成世界上第一座水电站以来,水力发电就成了水能利用的主要形式。当上游的水冲击水轮机的叶片时,就把大部分动能传递给水轮机,使水轮机转动起来,由此带动发电机发电。
      为了增加水的机械能,必须修筑拦河大坝来提高河流上游的水位。如图是水力发电站的原理图。

◎ 机械能转化与守恒的教学目标
1、理解机械能的转化。
2、理解机械能守恒的条件。
◎ 机械能转化与守恒的考试要求
能力要求:掌握
课时要求:30
考试频率:常考
分值比重:3
◎ 机械能转化与守恒的所有试题